河南工业大学 食品微生物学 第三章 微生物的营养与培养(1)

第三章微生物的营养与培养第一节微生物细胞的化学组成一、有关概念营养(Nutrition)：微生物获得与利用营养物质的过程通常称为微生物的营养。营养物(Nutrient)：凡能够满足机体生长、繁殖和完成种种生理活动所需要的物质通常称为微生物的营养物。二、微生物细胞化学组成(一)微生物细胞的元素组成主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钠、钙、镁、铁等（97%）。微量元素：铜、锌、锰、钼、钴、镍、锡等。表1微生物细胞中主要元素含量(占干重%)50820153~4:1(二)微生物细胞中的物质组成有机物：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素。灰分水——细胞干重的70%~90%。水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分。微生物细胞的含水量随种类和生长期而异。通常情况下，细菌含水量为细胞鲜重的75%～85%，酵母菌为70%～85%，丝状真菌为85%～90%，细菌芽孢和霉菌孢子的含水量约为40%。营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成六大类。1、碳源(Sourceofcarbon)2、氮源(SourceofNitrogen)3、氧气(Oxygen)4、水(Water)5、无机盐(Inorganicsalt)6、生长因子(Growthfactor)第二节微生物的营养物质1、碳源一切能满足微生物生长繁殖所需要C元素的营养物称为碳源。碳源谱｛有机碳无机碳异养微生物自养微生物●实验室配制微生物培养基常用碳源葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉●工业生产常用的碳源淀粉、纤维素、麸皮、米糠等对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。2、氮源凡提供微生物生长繁殖所需要氮元素的营养源，称为氮源。氮源谱有机氮无机氮NH3NH4+NO3-蛋白质核酸氨基酸尿素分子态氮N2●实验室配制微生物培养基常用氮源蛋白胨、牛肉浸膏、酵母浸膏、尿素、铵盐、硝酸盐。●工业生产常用的氮源尿素、玉米浆、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼、花生饼等。3、氧4、水1、是微生物细胞的重要组成部分，占生活细胞总重量的90%左右。2、细胞内进行的生理生化反应都以水作为介质，水还是某些代谢反应的直接参与者。3、营养物质的吸收和代谢产物的分泌必须通过水作为媒介来完成。4、有效控制细胞内的温度变化。5、矿质元素(无机盐)凡生长所需浓度在10-3～10-4mo1/L范围内的元素称为大量元素，包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe；凡生长所需浓度需浓度为10-6～10-8mo1/L范围内的元素，称为微量元素，包括Cu、Zn、Mn、Mo、Co、B等10余种。矿质元素的生理功能通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。狭义：维生素广义：维生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶6、生长因子第三节微生物的营养类型1.光能自养型微生物2.光能异养型微生物3.化能自养型微生物4.化能异养型微生物异养型：有机碳碳源：自养型：无机碳光能营养型：太阳光能能源：化能营养型：化合物氧化1、光能自养型以CO2为唯一或主要碳源，利用光能并以无机物为供氢体同化CO2的微生物。•碳源——CO2为唯一或主要碳源•能源——光能•例：CO2+H2O[CH2O]+O22CO2+H2S+2H2O2[CH2O]+H2SO4CO2+2H2S[CH2O]+H2O+2S•藻类、蓝细菌和红硫细菌光能,光合色素2、光能异养型微生物能利用光能、以简单有机物(有机酸、醇等)为供氢体同化CO2的微生物类群称为光能异养型微生物。•碳源——简单有机物•能源——光例：Rhodospirillum(红螺菌属)CO2+2CH3CHOHCH3(CH2O)+2CH3COCH3+H2O光能,光合色素3、化能自养型微生物化能自养型：能通过氧化无机物获得能量并能以CO2为主要或唯一碳源的微生物称为化能自养型微生物。碳源——CO2能源——来自氧化某种还原态无机物例：2NH3+2O22HNO2+4H++能量CO2+4H+(CH2O)+H2O4、化能异养型微生物凡以有机物为碳源、能源和供氢体的微生物称为化能异养型微生物。碳源——有机物能源——有机物可分为：寄生型微生物——寄生于活的生物体。腐生型微生物——以死亡的生物有机体为营养原料。自然界中绝大部分的微生物为化能有机营养型微生物。不同营养类型之间的界限并非绝对。异养型微生物并非绝对不能利用CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时，其营养类型也会发生改变；紫色非硫细菌(purplenonsulphurbacteria)没有有机物时，同化CO2，为自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物。微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力！几点说明